Плодовые мушки используют память, а не только рефлексы, для поиска запаха
Учёные обнаружили, что плодовые мушки при поиске пищи используют кратковременную память о крае запахового шлейфа, а не только рефлекторные реакции. Открытие меняет прежнее представление о навигации насекомых.
Плодовые мушки находят пищу и партнёров, следуя за запаховыми шлейфами, но в природе турбулентный воздух разбивает эти шлейфы на разрозненные нити. Ранее считалось, что насекомые полагаются на простые рефлексы — так называемую модель «рывка и поиска»: почувствовав запах, муха летит против ветра, а потеряв его, начинает искать в стороны. Новое исследование Рокфеллеровского университета показывает, что Drosophila действуют гораздо сложнее, опираясь на сохранённую память.
Команда нейробиолога Ванессы Руты создала беговую дорожку в виртуальной реальности. Муху закрепили над шариком, парящим на воздушной подушке, в полной темноте. Её движения управляли соплом, которое подавало поток воздуха с яблочным уксусом или без него. Это позволяло точно контролировать запаховую среду, воспринимаемую животным. В эксперименте с прямым коридором запаха шириной 50 миллиметров мухи не следовали предсказаниям модели. Вместо этого они многократно пересекали границу запаха, разворачивались, делали петлю в чистом воздухе и возвращались к краю. Исследователи назвали это поведение отслеживанием края. Мухи проводили больше времени вне запахового шлейфа, но продвижение к источнику происходило во время коротких заходов в запах.
Даже когда градиент запаха был обращён, мухи так же хорошо отслеживали край. Генетически модифицированные мухи, обонятельные нейроны которых можно было активировать красным светом с длиной волны 660 нанометров, безупречно отслеживали край светового пятна. Ключевой момент наступил, когда запах внезапно исчез: мухи продолжали двигаться туда, где должен был быть край, что указывает на сформированную память о его положении.
С помощью визуализации нейронов команда выявила компасную систему в центральном комплексе и сеть, управляющую целью, в веерообразном теле. При подавлении этих нейронов мухи теряли ориентацию. Компьютерная модель показала, что наиболее важной информацией для отслеживания края является угол входа — направление, с которого муха последний раз столкнулась с запахом. В дополнительном эксперименте, когда шлейф повернули на 45 градусов, одного единственного дуновения уксуса в момент, когда муха шла в правильном новом направлении, оказалось достаточно, чтобы она обновила память и скорректировала навигацию.
Эти результаты не полностью отвергают старую модель. Симуляции показывают, что память наиболее надёжна вблизи источника, где запах образует единую ленту; дальше по ветру, где он распадается на хаотические нити, могут вступать в действие простые рефлексы. Авторы подчёркивают, что работа демонстрирует, как даже крошечный мозг может превращать мимолётные сенсорные сигналы в пространственные воспоминания — фундаментальный процесс, вероятно, общий для всего животного царства.
Исследование опубликовано в журнале Nature, DOI: 10.1038/s41586-026-10827-7.